JPH0354358A - エンジンの高圧燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば高速ディーゼルエンジンに好適の高圧
燃料噴射装置に関し、特にエンジンの低速回転時におけ
る噴射量の制御精度を向上でき、かつ高速回転時の必要
最大噴射量を確保できるようにした燃料圧力一噴射量特
性の改善に関する．〔従来の技術〕 例えば高速ディーゼルエンジンに採用される高圧燃料噴
射ｖｔｆとして、いわゆる蓄正式のものがある（例えば
特開平１−３６９７１号公報参照）．この蓄圧式燃料噴
射装置は、以下の構造になっている．即ち、ケーシング
内を仕切プレートで蓄圧室とバルブ室とに画成し、仕切
プレートに小空間からなる背圧室を形戒するとともに、
該背圧室を連通孔で上記蓄圧室に、細孔で上記バルブ室
にそれぞれ連通させる．そして上記蓄圧室内に先端で噴
射ノズルを開閉する噴射弁体を配置し、該弁体を付勢ば
ねでノズルを閉しる方向に付勢するとともに、該噴射弁
体の後端を上記背圧室に臨ませ、さらに上記細孔を開閉
する電磁弁を上記バルブ室に配設した構造になっている
． 上記従来装置では、上記電磁弁が上記細孔を閉しること
により、噴射弁体の後端面に背圧が作用し、該背圧．燃
料圧．及び上記付勢ばねの付勢力の合威力により噴射弁
体が閉側に付勢されて噴射ノズルを閉しる。一方、ｔｍ
弁が上記細孔を開けることにより、上記背圧が除去され
、該噴射弁体が燃料圧により付勢ばねの付勢力に抗して
後退されて噴射ノズルを開く． 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが上記従来の蓄圧弐燃料噴射装置では、特にエン
ジンの低回転時における噴射量の制御精度が確保しにく
く、アイドリングが不安定になり易いという問題がある
．この点を第６図（ａｔに示す蓄圧室内燃料圧力一燃料
噴射量特性曲線について説明する．図中、特性曲ｖＡｄ
から特性曲ｐａ側にいくほど一回当たりの噴射時間が長
い低回転側の特性を示している。この特性曲線は低回転
時ほど傾斜が急になっている．つまり低回転時ほど燃料
圧カー噴射量の関係が敏感であり、そのため特性曲線ａ
に沿って噴射量をＱｍｉｎに設定する、つまリアイドリ
ング調整を行う場合、僅かに設定圧力を変化させただけ
で噴射量が大きく変動し、結局アイドリング澗整が困難
で、不安定になり易い．上記問題を解消するには、上記
噴射弁体の付勢ばねのセント荷重を大きくすることによ
り、上述の特性曲線ａの傾斜を緩くすることが考えられ
る．しかしながらこのようにすれば、一回あたりの噴射
時間の短い高回転時において特性曲線がさらに緩やかに
なり、燃料圧力が許容最大圧力ＰＩｌａｘの場合にも噴
射量が必要最大噴射ｉ１Ｑｍａｘに達せず、結局エンジ
ンの使用範囲が狭くなる． 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、必
要な最大噴射量を確保し、かつ低速回転時の圧力一噴射
量特性を緩やかにして、制御精度を向上できるエンジン
の高圧燃料噴射装置を提供することを目的としている． 〔問題点を解決するための手段） 本発明は、ケーシングを仕切プレートにより高圧の燃料
が導入される蓄圧室とバルブ室とに画成し、上記仕切プ
レートに背圧室を形成するとともに、該背圧室を連通孔
で上記蓄圧室に、細孔で上記バルブ室にそれぞれ連通さ
せ、上記蓄圧室内に先端で噴射ノズルを開閉する噴射弁
体を配置し、該噴射弁体の後端を上記背圧室に臨ませ、
上記細孔を開閉する１ｉ磁弁を上記バルブ室内に収容配
置してなり、上記電磁弁により上記細孔を閉じて背圧室
の圧力を上昇させることにより噴射弁体を前進させて噴
射ノズルを閉じるとともに、上記電磁弁で細孔を開いて
背圧室の油圧をバルブ室内に逃がすことにより噴射弁体
を後退させて噴射ノズルを開くようにしたエンジンの高
圧燃料噴射装置において、上記燃料圧力の増量ΔＰと一
回当たりの燃料噴射量の増量ΔＱとの比ΔＱ／ΔＰが、
上記燃料圧力が高いほど大きくなるように燃料噴射量を
制御する噴射量制御手段を設けたことを特徴としている
． ここで本発明における噴射量制御手段は、例えば蓄圧室
内に配置された噴射弁体を閉側に付勢する付勢ばねのセ
ット荷重を燃料圧力が高いほど小さくすることによって
実現でき、具体的には該付勢ばねの一端とばね座との間
に、蓄圧室内の燃料圧力が高くなるほど収縮する部材を
介在させることにより実現できる． 〔作用〕 本発明に係る高圧燃料噴射装置によれば、ΔＱ／ΔＰ（
以下、噴射量増加割合と記す）を燃料圧力が高いほど大
きくする噴射量制′４１手段を設けたので、圧力一噴射
量特性曲線は、第６図（ｂｌに示すように、低圧側では
該特性が緩やかになり、かつ高圧側では急になる．従っ
て一回当たりの噴射時間の長い低速回転時く曲線ａ’）
においても、従来のものより緩やかになり、つまり燃料
圧力をある程度大きく変化させて始めて噴射量が大きく
変化することとなり、それだけ制御精度が向上し、アイ
ドリング調整も容易である。一方、燃料圧力が高くなる
ほど噴射量増加割合が大きくなるので、一回当たりの噴
射時間が短い高速回転時（曲ｖＡｄ′）においてもＰｍ
ａｘの範囲で必要なＱ　ｍａｘを確保できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第６Ｕ！Ｊは本発明の一実施例による高速
ディーゼルエンジン用高圧燃料噴射装置を説明するため
の図である。

全体ｆｊｌ或を示す第５図において、１は本実施例噴射
装置が採用された燃料供給装置であり、該装置ｌの燃料
タンク２には、燃料吸引バイブ３によりフィルタ４を介
して高圧ボンブ５，フィードボンブ６が接続されている
．上記高圧ボンプ５は各燃料噴射装置１０に高圧の燃料
を供給するためのもので、該ボンブ５と燃料噴射装置Ｉ
Ｏとの間には、高圧バイブ７により高圧レギエレータ１
１．低圧レギュレータ１２．セパレータ１４が介設され
ている． 上記高圧レギエレータ１１は高圧ボンブ５からの高圧燃
料を一次貯溜して圧力変動を緩和するとともに、該燃料
を所定の設定圧に調整するためのものであり、上記低圧
レギュレータ１２は、アクセルペダル１８の踏み込み量
が増加するほど、つまりエンジン回転数が高くなるほど
燃料圧力を低圧に調整するためのものである．この両レ
ギュレータ１１．１２は共に戻りパイプ７ｃで燃料タン
ク２に接続されている。

上記高圧レギュレータ１１．低圧レギュレータ１２間に
は絞り弁１７が介設されており、また両レギュレータ１
１．１２の出側．上記セバレータ１４から分岐した分岐
通路７ａとの接続部には逆止弁１６が介設されている。

上記絞り弁１７は上記高圧レギュレータ】ｌからの燃料
の圧力変動を吸収するためのものであり、上記逆止弁１
６は下流側からの圧力波の逆流を防止するためのもので
ある。

なおｌ３は上記絞り弁ｌ７の下流側と燃料タンク２との
バイパス通路７ｄに介設された圧抜き弁であり、これは
エンジン停止時に高圧パイプ７内の圧力を逃がすための
ものである．また１５は異常昇圧時に該燃料供給装置ｌ
を保護するための安全弁であり、これは燃料圧力が設定
圧力以上になる≧燃料圧を戻りパイブ７ｂ，９を介して
燃料タンク２に逃がすように構或されている．１９は上
記燃料噴射装置１０の後述する電磁弁に駆動信号を、及
び上記圧抜き弁１３に開閉信号を与えるコントローラで
あり、これは運転状ＬＢ検出センサ２ｌからの運転状態
を表す各種信号、例えばエンジン回転数，アクセル間度
、水温，油温，燃料温度，等がインターフエイス２０を
介して人力されると、内蔵するマップから必要なパルス
幅，燃料圧力等を読み出し、これをドライバ２２に出力
ずるように横戒されており、この駆動信号に応してドラ
イバ２２が上記電磁弁等を駆動する。

上記フィードポンブ６は循環バイブ８によって上記各燃
料噴射装置１０の後述するバルブ室に接続され、該バル
ブ室は戻りバイプ９によって燃料タンク２に接続されて
おり、これにより上記バルブ室と燃料タンク２との間で
燃料を循環させる燃料循環系力ｑ薄威されている。

上記燃料噴射装置ＩＯの内部構造をを示す第１図ないし
第４図において、この燃料噴射装置１０は、ケーシング
２５を仕切プレート２８でバルブ室２９と蓄圧室３８と
に画成し、蓄圧室３８内に噴射弁体２６を、バルブ室２
９内に電磁弁２７をそれぞれ収容配置した構造となって
いる．上記ケーシング２５は、有底円筒状のインナケー
ス２３と、図示下端にノズルキャンプ３０がねじ込み装
着され、上端に上記インナケース２３が螺挿された円筒
状のアウタケース２４とから構成されている． 上記仕切プレート２８は円板状のもので、そのフランジ
部２８ｇが上記アウタテース２４の段部２４ａと上記イ
ンナケース２３の図示下端とで扶持されている．上記蓄
圧室３８は、この仕切プレート２８に形威された燃料供
給孔２８ｃ、リング状の４２　８　ｄ．上記インナケー
ス２３に形威された燃料導入孔２３ｄ．２３Ｃを介して
上記高圧バイブ７に連通している。

また上記仕切プレート２８の軸心部分には小径円筒状空
間である背圧室２８ａが形威されており、該背圧室２８
ａは細孔２８ｂで上記バルブ室２９に連通している。ま
たこの背圧室２８ａ内には上記噴射弁体２６の上端部が
摺動可能に挿入されており、該上端部に形威された連通
孔２６ａによって上記背圧室２８ａと上記蓄圧室３８と
が連通している． 上記電磁弁２７は、内側．外側部分に分解可能のホルダ
３ｌ内にリング状のコイル３２を配置するとともに、該
ホルダ３ｌの軸心に弁軸３３ａを摺動可能に挿入した構
造のものである．上記ホルダ３１の下端部は上記仕切プ
レート２８の上部外周に嵌合固着されており、また上記
弁軸３３ａの下端に一体形威された弁板３３ｂが上記背
圧室２８ａに連通ずる細孔２８ｂを開閉するようになっ
ている．また上記弁軸３３ａの上端面には押圧ばね３９
が当接しており、該押圧ばね３９の一端は位置決ビン４
０でホルダ３１上に位置決めされており、他端は調整ロ
ソド４１で押圧されている．この調整ロフド４１はイン
ナケース２３に螺挿されて外方に突出しており、該突出
部にはキャップ４２が装着されている．この調整ロソド
４１をケーシング２５の外側から回転させることによっ
て上記押圧ばね３９の押圧力を調整できるようになって
いる．なお、３４は上記コイル３２に電圧を印加するた
めの外部接続端子であり、これは上記インナケース２３
の上端部にシールして装着されている． そして上記インナケース２３の周壁には、導入通路２３
ａ．排出通路２３ドが軸方向に延びるよう形威されてお
り、導入通路２３ａは上記ホルダ３１の下端外周に凹設
されたリング状の溝，貫通孔を介して上記バルブ室２９
の底面付近に連還しており、上記排出通路２３ｂは上記
バルブ室２９の上端付近に連通している．さらに上記導
入通路２３ａは、接続バイプ４３ａを介して上記循環パ
イプ８に、徘出通路２３ｂは接続パイブ４３ｂを介して
上記戻りバイブ９に接続されている。これにより上述の
ように、燃料タンク２とバルブ室２９との間で燃料をＷ
１環させる燃料循環系が横戒されている． 上記噴射弁体２６の下部は上記ノズルキャップ３０に形
威されたガイド孔３０ａ内に摺動可能に挿入され、その
先端部は第４図に示すように、上記ノズルキャンプ３０
の噴射ノズルを開閉可能になっている．即ち、噴射弁体
２６の下端部は、テーバ状のシール部２６ｂ．直線状の
ストレート部２６Ｃ．テーバ状のスロットル部２６ｄ．
下方ほど僅かに大径のテーバ部２６ｅを順次形威してな
り、またノズルキャップ３０の噴射ノズルは、テーバ穴
状のシール部３０ｃの先端に上記ストレート部２６ｃが
僅かな隙間を開けて挿入されるノズル孔３０ｂを形戒し
たＩＩ造とｔってし゛る．これにより噴射開口面積は、
この噴射弁体２６の開方向への移動に伴って、前半では
上記ストレート部２６Ｃとノズル孔３０ｂとの隙間のみ
と狭いが、後半ではノズル孔３０ｂとスロットル部２６
ｄ又はテーバ部２６ｅとの隙間に拡大される．また上記
噴射弁体２６の中程には下ばね座３７が装着固定されて
おり、上記仕切プレート２８の下面近傍には上ばね座３
５が摺動可化に装着されている．またこの上ばね座３５
は仕切プレート２８の下面に一体形威されたガイド筒２
８Ｑ内に摺勤可能に挿入されている．そしてこの上ばね
座３５と仕切プレート２８の下面との間には、噴射量制
御手段としての制御ばね４４が介設されている．また、
上記制御ばね４４の配置空間は、ガイド筒２８ｅ，上ば
ね座３５で蓄圧室３８と隔絶されている点、及び仕切プ
レート２８に形威された逃げ孔２８ｆで上記バルブ室２
９に連通している点から蓄圧室より遥かに低圧になって
いる。これにより、上記噴射弁体２６はこの制御ばね４
４と上記付勢ばね３Ｇとの合戒付勢力で閉方向に付勢さ
れることとなる． 次に本実施例の作用効果について説明する．高圧ボンプ
５からの高圧燃料は高圧レギュレータ１１，低圧レギュ
レータｌ２を経て所定圧力に制御された後、セパレータ
１４を経て各燃料噴射装置１０の蓄圧室３８内に供給さ
れる。電磁弁２７の非ｉｆｆｉ電時には、弁板３３ｂが
細孔２８ｂを閉しており、これにより背圧室２８ａ内の
圧力が背圧として噴射弁体２６の上端面に作用しており
、該背圧１蓄圧室内の燃料圧，付勢ばね３６．制御ばね
４４の付勢力の合威力によって該噴射弁体３６が下方に
付勢され、そのシール部２６ｂがシール部３０Ｃに圧接
しており、燃料は噴射されない。

電磁弁２７が通電されると弁板３３ｂが上昇して細孔２
８ｂを開く．すると背圧室２８ａ内の高圧燃料は細孔２
８ｂを通ってバルブ室２９内に流出し、従って該背圧室
２８ａ内は急激に圧力低下し、これにより上記背圧が除
去され、その結果、噴射弁体２６が燃料圧によって付勢
ばね３６．制御ばね４４の合威付勢力に抗して後退され
、噴射ノズルの上記シール部２６ｂ．３０Ｃが開き、燃
料が噴射弁体２６の移動量が小さい間はノズル孔３０ｂ
とストレート部２６ｃとの隙間から、大きくなるとテー
パ部２６ｅとの隙間から噴射される．ここで、付勢ばね
３６用上ばね座３５と仕切プレート２８との間に介設さ
れた制御ばね４４は、蓄圧室３８内の燃料圧が上昇する
と、上ばね座３５の移動によって圧縮されて収縮するこ
ととなり、従ってそれだけ付勢ばね３６のセント荷重が
小さくなる．これにより、燃料圧が高くなるほど噴射弁
体２６の閉側への付勢カか弱くなり、噴射ノズルはより
大きく開かれることとなる。また本実施例では、噴射弁
体２６の下端形状を工夫したことニヨり、開ストローク
が所定値より大きくなると噴射開口面積が急拡大する．
その結果、第６図（ｂｌに示すように、本実施例の燃料
圧一噴射量特性における噴射量増加割合ΔＱ／ΔＰは、
燃料圧が低い場合はΔＱ＋／ΔＰ，と小さく、燃料圧が
高くなるとΔＱ！／ΔＰｌ　と大きくなる。

このように本実施例では、付勢ばね３６用上ばね座３５
と仕切プレート２８との間に制御ばね４４を介設したの
で、燃料圧が高くなるほど付勢ばね３６のセット荷重が
小さくなり、その結果燃料圧一噴射量特性が低圧側では
緩やがとなり、一回当たりの噴射時間の長い低速回転時
においても制御精度を向上でき、アイドリング調整を容
易確実に行うことができる． また、高圧側では上記特性が急になって噴射量が二次関
数的に増加し、一回当たりの噴射時間の短い高速回転時
においても、許容最高圧Ｐｍａｘの範囲において、必要
な最大噴射ｊｉＱｐａｘを確保できる。

なお、上記実施例では、噴射量制御手段としてコイルば
ねの場合を例示したが、これは第７図に示すように、上
ばね座３５を仕切プレート２８に当接させるとともに、
ゴム等の弾性部材からなる制御シ一ト４５を、付勢ばね
３６と上ばね座３５との間に介在させてもよい． この変形例では、燃料圧力が高くなると、制御シ一ト４
５が燃料圧力で圧縮されて収縮し、付勢ばね３６のセ７
ト荷重が低下し、上述の場合と同様の燃料圧一噴射量特
性が得られる．またこの場合は、制御ノート４５を介設
するだけであるから、構造が極めて簡単である． 〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係るエンジンの高圧燃料噴射装
置によれば、燃料圧増量ΔＰと噴射増量ΔＱとの比をＰ
！．料圧が高いほど大きくする噴射量制御手段を設けた
ので、燃料圧一噴射量特性が低圧側では緩やかに、かつ
高圧側では急になり、必要な最大噴射量を確保しながら
低速回転時の制御精度を向上できる効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例によるエンジン
の高圧燃料噴射装置を説明するための図であり、第１図
．第２図はそれぞれその断面側面図、第３図は噴射量制
御手段部分の拡大図、第４図は噴射ノズル部分の拡大図
、第５図は該実施例噴射装置が採用された燃料供給装置
の概略１或図、第６図｛ａ｝１　第６図（ｂｌはそれぞ
れ従来．本実施例の燃料圧一噴射量特性図、第７図は噴
射量制御手段の変形例を示す拡大図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシングを仕切プレートにより高圧の燃料が導
   入される蓄圧室とバルブ室とに画成し、上記仕切プレー
   トに背圧室を形成するとともに、該背圧室を連通孔で上
   記蓄圧室に、細孔で上記バルブ室にそれぞれ連通させ、
   上記蓄圧室内に先端で噴射ノズルを開閉する噴射弁体を
   配置し、該噴射弁体の後端を上記背圧室に臨ませ、上記
   細孔を開閉する電磁弁を上記バルブ室内に収容配置して
   なり、上記電磁弁により上記細孔を閉じて背圧室の圧力
   を上昇させることにより噴射弁体を前進させて噴射ノズ
   ルを閉じるとともに、上記電磁弁で細孔を開いて背圧室
   の油圧をバルブ室内に逃がすことにより噴射弁体を後退
   させて噴射ノズルを開くようにしたエンジンの高圧燃料
   噴射装置において、上記蓄圧室内の燃料圧力の増量ΔＰ
   と一回当たりの燃料噴射量の増量ΔＱとの比ΔＱ／ΔＰ
   が、上記燃料圧力が高いほど大きくなるように燃料噴射
   量を制御する噴射量制御手段を設けたことを特徴とする
   エンジンの高圧燃料噴射装置。